غاز الأوكسجين

غاز الأوكسجين

غاز الأوكسجين هو العنصر الثالث في وفرته في الكون بعد الهيدروجين والهيليوم. وهو المكون الثاني للماء بعد الهيدروجين، يشكل أكثر من 20% من هواء الأرض، ويشكل تقريباً نصف مكونات صخور الأرض.

وأهمية الأكسجين تعادل أهمية الماء، وحتى أكثر، بالنسبة لحياة البشر وكافة الكائنات الحية الأخرى على هذه الأرض، وذلك لدوره العظيم في التنفس وإنتاج الطاقة، فلا عجب إذا وجدنا العلماء يوجهون أبحاثهم نحوه، منذ العصور القديمة. فقد تحدث بعض علماء اليونان عن جزء من الهواء يكون له دور في اشتعال النار.

وقد استمر اهتمام العلماء عبر العصور بهذا الجزء من الهواء، من غير أن يتمكنوا من تشخيصه والتعرف عليه، حتى القرن الثامن عشر، عندما توصل العديد من العلماء في أوربا إلى معرفة خصائصه، واكتشفوا دوره في التنفس وإيقاد النار، وتمكنوا من تحديد نسبته في الهواء. غير أن العالم الفرنسي لافوازييه Lavoisier هو الذي تمكن من التعرف عليه باعتباره عنصراً مستقلاً، وأطلق عليه إسم الأوكسجين أي "مولد الحامض"، بسبب دوره في تركيب معظم الحوامض، هذه الحقيقة رغم شيوعها، لا تزال مثار جدل بين مؤرخي العلم حول من الذي سبق إلى اكتشاف الأوكسجين.

الأوكسجين السائل أزرق اللون

من صفات غاز الأوكسجين أنه مؤكسد قوي، عديم اللون والطعم والرائحة، غير سام ولا قابل للإشتعال في الظروف الإعتيادية، ولكنه مساعد على الإشتعال. والأوكسجين أزرق اللون عندما يكون في الحالة السائلة. وهو مادة بارامغناطيسية تنجذب نحو المجالات المغناطيسية.

قطرة أوكسجين سائل معلقة بين قطبي مغناطيس

تتكون ذرة الأوكسجين من 8 إلكترونات تدور حول نواة فيها 8 بروتونات، ولهذا فإن عدده الذري يساوي 8، ويوجد في النواة أيضاً 8 نيوترونات أيضاً، وعليه فإن عدده الكتلي يساوي 16، وهذا هو النوع الأكثر شيوعاً من بين نظائر الأوكسجين.

أما النظائر الطبيعية للأوكسجين، فأحدها له 9 نيوترونات في النواة وعدد الكتلي 17، والآخر له 10 نيوترونات وعدد الكتلي 18. وهذين النظيرين عديمي الأهمية في قضايا إنتاج الطاقة.

أما صور الأوكسجين التي يوجد عليها، فأوفرها في الأرض حالة الجزيئة الثنائية الذرة O₂. وهذه هي الصورة التي تتنفسها الكائنات الحية. غير أن هناك صورة الأكسجين أحادي الذرة O₁، ويسمى الأوكسجين الذري. وتظهر بصورة طبيعية أثناء التمثيل الضوئي عند النباتات كحالة مؤقتة، كما تظهر في الطبقات العليا من جو الأرض أثناء تحطم جزيئات الأوزون.

جزيئة الأوزون

كما أن هناك صورة الأوكسجين ثلاثي الجزيئة O₃، وتسمى الأوزون، وهذه موجودة طبيعياً في طبقات الجو العليا، وتشكل درعاً للأرض تمنع الأشعة فوق البنفسجية المميتة المدمرة للكائنات الحية من الوصول إلى المحيط الحيوي للأرض. كما يوجد الأوزون في الهواء القريب من سطح الأرض كملوث ناتج عن حرق الوقود الأحفوري في السيارات وغيرها، وهو في هذه الحالة يعتبر مؤذياً للكائنات الحية.

هناك صور أخرى للأوكسجين تم الوصول إليها صناعياً، مثل الأوكسجين رباعي الذرة O₄ والأوكسجين ثماني الذرة O₈ والأوكسجين الصلب، غير أن هذه الصور لا تهمنا في قليل أو كثير بالنسبة لما نحن فيه، وإنما ذكرتها هنا باعتبارها معلومة ينبغي أن تكون في البال، لا أكثر.

ينتج غاز الأوكسجين حالياً بغرض الإستفادة منه في العديد من المجالات، لعل أكثرها شيوعاً هو ما نشاهده في إسعاف المرضى في المستشفيات. ومن الحالات الشائعة استخدامه في لحام وقطع المعادن. غير أن معظم الإنتاج يذهب إلى أفران الحديد لإنتاج الفولاذ. كما يستخدم في بعض الصناعات العضوية، وفي وقود الصواريخ.

ينبغي الإنتباه عند خزن الأوكسجين، حيث أنه يخزن بشكل مضغوط أو سائل. فهو باعتباره مساعداً على الإشتعال، يمكن أن يتسبب في حرائق خطيرة عند تلامسه مع مواد قابلة للإشتعال بوجود شرارة أو درجة حرارة عالية. وعليه يجب الإحتفاظ بقناني وخزانات الأوكسجين بعيدة عن أية مادة قابلة للإشتعال. إن إشباع مواد قابلة للإشتعال مثل نشارة الخشب بالإوكسجين السائل، يجعل منها مادة قابلة للإنفجار بتأثير أية صدمة ميكانيكية.

هذه باختصار هي أهم المعلومات التي تهمنا في مسألة تحليل الماء بهدف الحصول على الطاقة، أما بالنسبة لمن يرغب في المزيد من المعلومات حول غاز الأوكسجين فيمكنه مراجعة موقع ويكيبيديا، حيث يمكنه الحصول على معلومات تفصيلية أكثر.

وإلى لقاء قريب